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基于FPGA的通用外设电路设计(最终版)

作,七段信号随片选信号变化,对比共阴极数码管真值表,仿真结果正确。顶层模块程序仿真时钟仿真,如图。图时钟仿真闪烁仿真,如图。图闪烁仿真移位仿真,如图。图移位仿真修改仿真如图。图修改仿真确认键仿真,如图。图确认键仿真说明下值代表的含义表示输入数字左移右移修改确认由以上多图仿真可看出,程序功能完全正确。原理图如图所示。图原理图连接本设计没有外部链接,分频模块接入开发板内置时钟信号,输入模块接行列式键盘,输出部分为六位段数码管,小数点显示部分直接接入信号,作为时钟状态下秒的显示信号。结论本设计实现了设计任务要求的大部分功能,设计要求实现的时钟,键盘,闪烁,显示等功能都已完成,仿真结果也令我十分满意,虽然仿真结果中存在不少抖动现象,但经过观察,抖动的时间很短,并且在各时钟的上升沿和下降沿时没有抖动同节键盘去抖原理,并且显示部分的仿真结果不存在抖动,如果将程序写入开发板,将不存在由抖动带来的任何负面作用。但本设计不足的地方还有很多,相对来说,这是个简单的程序,可以改进的地方还有很多,如在键盘中加入等键实现简单计算器的功能,如加入百分秒寄存器实现秒表功能,设计要求的小数点功能也被我简化成为了个的连接线见图,这些升级功能暂且不提,在仿真时我发现了个比较不方便的负面作用,在按键时只考虑了去抖,却没有考虑按键的延时,举例来说,若按下←键,键盘模块会立即响应并传递键值给主模块,主模块将会在秒内响应这个信号并改变的值,仿真在这里没有出现问题,但是如果在下个秒内仍在继续按着←键,主模块将会继续改变的值,也就是说,如果按下←秒,将左移次,而般键盘却是按下再弹起时才会做出响应,或持续按下段时间后才会做出连加响应。解决办法定义个位寄存器,寄存器的值在主程序接收到键值时改变,如下所示定义寄存器如果不为,如果为,即已经松开按键判断的值对应各值的处理方法,不再累赘,如果为,将检测的值,如果不为零则将的键位赋值给,不再赘述关于小数点移动的功能实现。本设计实现了的外设功能,但是似乎却并不通用,本设计中,小数点仅仅起到个跟随秒闪烁的功能,技术的发展,语言的强大不仅仅是制作个带键盘的时钟,当为了实现更多的功能,小数点的移动十分的必要,下面简要叙述下其设计思想例使用键盘输入组带小数点的数据,要求液晶实时显示输入数据设计思想定义个默认为的寄存器,代表小数点的位置为最低位,当检测到键盘小数点输入时,触发个模块,当再次检测到数字输入时,该寄存器自加。功能实现例如键盘输入液晶显示器依次显示结果如下。实现了小数点移动功能。综上所述,在完成个设计课题时,要充分考虑到各种问题,以及实现方法的优越性,尽量使在满足课题要求的前提下做到尽善尽美。这就要我们多思考多对比,多总结和参考相关的参考资料,认真的投入到设计中。致谢本课题在选题及研究过程中得到黄乡生老师的悉心指导。黄老师多次询问研究进程,并为我指点迷津,帮助我开拓研究思路,精心点拨热忱鼓励。感谢管小明老师陈坚老师等对我的教育培养。他们细心指导我的学习与研究,在此,我要向诸位老师深深地鞠上躬。感谢我的同学李小雷邹蕾马立刚郑志强四年来对我学习生活的关心和帮助。参考文献王金明编著数字系统设计与第二版北京电子工业出版社,黄乡生编写技术与应用实践教学指导书东华理工大学电子与机械工程学院,王金明编著程序设计教程北京人民邮电出版社,潘松黄继业编著技术实用教程北京科学出版社,黄任编著入门•解惑•经典实例•经验总结第版北京北京航空航天大学王金明,杨吉斌编著数字系统设计与北京电子工业出版社,编写黄金参考指南,,著,徐振林等译硬件描述语言北京机械工业出版社,附录分频器程序,附录行列式键盘程序,附录六位段显示程序,附录顶层时钟程序,应时钟显示缓存寄存器。闪烁模块设计思路当为时,引入信号,当为时,所对应数据输出信号为缓存数据,为时对应数据电平将为高阻态不显示,这样可实现被修改数据会以的频率闪烁显示。显示输出模块设计思路将时钟显示缓存寄存器的数据赋值给输出管脚。第三章系统程序设计分频器程序设计在现代电子系统中,数字系统所占的比例越来越大。系统发展的趋势是数字化和集成化,而作为可编程专用集成电路器件,它将在数字逻辑系统中发挥越来越重要的作用。在数字逻辑电路设计中,分频器是种基本电路。通常用来对个给定频率进行分频,以得到所需的频率。整数分频器的实现非常简单,可采用标准的计数器,也可以采用可编程逻辑器件设计实现。本设计采用标准计数器来实现。根据设计思路,本模块将信号分频成为三个输出信号,流程图如图所示。程序每当检测到内置时钟上升沿,计数寄存器自加,如果寄存器等于,则寄存器置,寄存器自加,如果寄存器等于,则取反,寄存器,寄存器均自加,寄存器清零可得每秒钟取反次,即可得,图分频程序流程图同理寄存器和寄存器每秒自加。如果寄存器等于,则寄存器清零,取反,根据以上结果可得每秒取反次,即可得。如果寄存器等于,则寄存器清零,取反,根据以上结果可得每秒取反次,即可得。根据以上思路,程序如下,产生进位信号进位信号清零产生进位信号若进位信号为则加,为则不变进位信号清零若进位信号为则加,为则不变行列式键盘程序设计相对语句只有两个分支而言,语句是种多分支语句,故语句多用于条件译码电路,本设计的行列式键盘模块采用语句键盘译码。利用信号扫描轴和轴电位信号,当根连接线和连接线同时为低电平时有效。键盘去抖功能按键在闭合和断开时,触点会存在抖动现象,本设计采用低频信号,触发判定为信号上升沿和下降沿,也就是在时间内会有两次判定,如果两次判定均为同键位,则输出键值,否则输出为,可以消除触点抖动的负面作用。示意图如下图去抖示意图图示为两次按键,第次按键时间极短,可视为次抖动,第二次为正常按键时间较长,可以是多个周期,图示只列出个周期,现分析如下图示处读取为低图示处读取为高结果为,判定无按键。图示处读取为低图示处读取为低结果为对应键位值,判定有按键。程序如下第次判定

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